【STM32G4-FOC】（6）三相电流采样与标定

【STM32G4-FOC】（1）STM32G431 之创建项目
 【STM32G4-FOC】（2）STM32G431 之 TIM+ADC
【STM32G4-FOC】（3）STM32G431之三相互补 PWM
【STM32G4-FOC】（4）PWM 硬件触发 ADC 同步采样
 【STM32G4-FOC】（5）DAC 受控输出闭环链路
 【STM32G4-FOC】（6）三相电流采样与标定

【STM32G4-FOC】（6）三相电流采样与标定 ------ 实验设计与验证

- [1. 项目介绍](#1. 项目介绍)
- - [1.1 目的与意义](#1.1 目的与意义)
  - [1.2 实验设计](#1.2 实验设计)
  - [1.3 硬件需求与连接](#1.3 硬件需求与连接)
- [2 技术原理](#2 技术原理)
- [3. CubeMX 配置](#3. CubeMX 配置)
- - [3.1 MCU 外设及其分工](#3.1 MCU 外设及其分工)
  - [3.2 新建工程与系统配置](#3.2 新建工程与系统配置)
  - [3.3 TIM 与 ADC 的配置](#3.3 TIM 与 ADC 的配置)
  - [3.4 工程配置](#3.4 工程配置)
- [4. 三相电流数据结构与变量命名规范](#4. 三相电流数据结构与变量命名规范)
- [5. 实验 6-1：三相电流零点标定](#5. 实验 6-1：三相电流零点标定)
- [6. 小结：](#6. 小结：)

1. 项目介绍

1.1 目的与意义

在【STM32G4-FOC】（5）DAC 受控输出闭环链路中，通过"采样---计算---输出"的实时闭环控制链路，验证了 STM32G431 在实时控制场景下构建闭环系统的可行性。

在此基础上，本章引入 FOC 控制中最关键的物理反馈量------三相定子电流，围绕电流采样链路的建立与标定展开实验。通过三相电流零点标定、静态通流一致性验证以及低速运行条件下的电流波形观测，系统性地验证电流采样数据的准确性与一致性，为后续坐标变换和电流闭环控制做好准备。

本章围绕三相电流采样与标定，将完成以下几个目标：

建立完整的三相电流采样链路

在真实功率驱动与电机负载条件下，打通电流信号从功率级到 ADC 的采样路径，确保采样流程可控、稳定。
完成电流采样的基础标定与一致性验证

通过零点偏置校正和静态通流实验，确保三相电流采样结果准确且相互一致。
为后续 FOC 控制提供可信的电流数据基础

验证电流采样在静态与低速动态条件下的可靠性，为坐标变换和电流闭环控制做好准备。

1.2 实验设计

本章围绕三相电流采样与标定展开，实验设计遵循由静态到动态、由验证到应用的工程思路，整体划分为以下三个层次：

零点标定实验（不依赖电机旋转）

在关闭或固定 PWM 输出的条件下，对三相电流采样通道进行连续采样，测量并补偿采样链路中的零点偏置，用于验证采样通道的稳定性与一致性。
静态通流一致性验证（不引入动态控制）

在完成零点标定的基础上，通过控制不同相位通流并对比三相电流采样结果，评估各相采样通道在幅值和趋势上的一致性，为后续坐标变换提供可信输入。
低速运行电流波形观测（接近实际工况）

在保证前两步结果可靠的前提下，引入低速开环运行条件，对三相电流波形的连续性和相位关系进行观测，用于验证采样链路在动态情况下的稳定性。

本章重点在于采样链路与数据可信度验证，而非完整 FOC 控制。通过上述分层实验设计，逐步验证三相电流采样数据的准确性与可靠性，为后续控制算法的实现做好准备。

1.3 硬件需求与连接

为完成本章"三相电流采样与标定"相关实验，需要构建包含控制、功率与负载的基本硬件系统。

本文使用 ST 官方提供的 P-NUCLEO-IHM03：基于 STM32 的电机控制套件作为实验的硬件平台。P-NUCLEO-IHM03 STM32 电机控制套件包括：X-NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板、NUCLEO-G431RB 主控板、GBM2804H-100T 云台直流无刷电机和 12V 直流电源。

控制模块：NUCLEO-G431RB 控制板

NUCLEO-G431RB 控制板，它连接用户命令和配置参数以驱动电机，以执行电机驱动控制算法（如FOC）。

基于高性能Arm® Cortex®-M4 32位 RISC内核，最高频率可达170 MHz且带有浮点单元（FPU），内嵌高级模拟外设集。
驱动模块：X-NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板

NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板，基于STSPIN830面向BLDC/PMSM电机的三相驱动板。

内嵌PWM电流控制器，支持单电阻或三电阻电流采样架构，支持并配置不同的闭环控制、FOC或6步有感或无感方案。
电机负载：GBM2804H-100T 直流无刷电机（PMSM）

以低压三相直流无刷电机作为实际负载，用于形成真实的三相电流通路。

P-NUCLEO-IHM03 电机控制套件的硬件连接如下：

堆叠连接电机驱动板与控制板。将 IHM16M1电机驱动板通过两侧的 CN7 和 CN10 连接器插接到 G431RB 控制板上，NUCLEO-G431RB 板上的两个按钮（用户按钮 B1和重置按钮 B2）应保持未覆盖状态。
将三相电机连接线 U、V、W 连接到 IHM16M1 电机驱动板上 CN1 连接器的 3/4/5 输出端。
配置 NUCLEO-G431RB 控制板上的跳线：
- 从 USB 为 NUCLEO-G431RB 供电时，将 JP5 的 5V-STLK 源设为 [1-2] 位置（跳线安装在 pin1、pin2 针脚）；
- JP6（IDD）设为 ON 状态（安装 2针跳线）；
- JP7（BOOT0）设为 OFF 状态（不安装跳线）；
- JP8 的 VREF 设为 [1-2] 位置（跳线装在 pin1、pin2 针脚）。
配置 IHM16M1 电机驱动板的跳线，以选择所需的控制算法。注意：更改控制模式之前，必须关闭电源电压。

以FOC 控制为例：
- 三电阻采样配置：默认模式，背面的 JP4、JP7 处于开路状态（Open）。
- 电流采样模式：J5、J6 安装跳线，使电流采样信号连接到 ADC输入端。
- 过流保护：J2 设为 [2-3] 位置（跳线装在 pin2、pin3），使用软件过流保护。
- 限流阈值：J3 设为 [1-2] 位置（跳线装在 pin1、pin2），使用固定参考电压作为电流限制阈值。
将 12V/2A 直流电源连接到 NUCLEO-G431RB 控制板上的 CN1 连接端口（mini-USB），或连接到 X-NUCLEO-IHM16M1 电机驱动板上的 J4 连接器（电源插座），并通电（IHM03 套件中标配的云台电机的最大电压为12 VDC-youcans）。

通过上述硬件配置与连接方式，本章实验能够在保证安全和可控的前提下，获取具有工程意义的三相电流采样数据，为后续 FOC 控制实验提供可靠硬件基础。

2 技术原理

在 FOC 控制系统中，三相电流是坐标变换和电流闭环控制的直接输入，其采样结果由功率回路、电流采样电路以及 ADC 等多个硬件环节共同决定。

由于采样电路通常引入固定偏置和放大误差，即使在电流为零或条件相同的情况下，不同相位的采样结果也可能存在偏差。如果不对这些误差进行处理，误差将被进一步传递并放大，直接影响 FOC 控制的稳定性与性能。

本章通过分层实验的方式完成电流标定：

首先在不依赖电机旋转的条件下，对三相电流采样通道进行零点偏置测量并在软件中加以补偿；
随后在静态通流条件下对比三相电流采样结果，验证各相采样的一致性；
最后在低速运行条件下观测三相电流波形，确认标定结果在接近实际工况下依然有效。

通过上述过程，可在不引入完整 FOC 控制复杂度的前提下，确保三相电流采样数据具有足够的准确性与可靠性，为后续控制算法的实现提供可信输入。

说明：为与三相数学建模与坐标变换理论统一，本文使用 Ia / Ib / Ic 表示三相电流，与前文中的 Iu / Iv / Iw 在物理意义上是等价的。

3. CubeMX 配置

3.1 MCU 外设及其分工

"三相电流采样与标定"实验主要围绕电流的同步采样与数据获取展开，涉及的 STM32G431 片上外设及其分工如下：

高级定时器（TIM1）

用于生成三相互补 PWM 信号，驱动功率级形成三相电流；同时提供精确的硬件触发事件，用于触发 ADC 在指定时刻进行电流采样，保证采样时序与 PWM 周期严格同步。
模数转换器（ADC）

负责对三相电流采样电路输出的模拟电压进行转换，获取对应的数字量。本章通过配置 ADC 多通道采样，实现对 Ia、Ib、Ic 的连续采集，为电流标定与一致性验证提供数据基础。
DMA（可选）

用于在 ADC 转换完成后自动搬运采样数据，减少 CPU 干预，提高采样过程的实时性与稳定性。
GPIO（辅助）

用于实验过程中的调试与状态指示，例如使能控制、测试点输出或波形观测。

3.2 新建工程与系统配置

新建工程。
启动 STM32CubeMX，点击 "Start New Project"（或使用快捷键 Ctrl+N）新建工程，进入 New Project 界面。
选择 MCU 型号 STM32G431RBT6（与所使用开发板一致），或直接选择 NUCLEO-G431RB 开发板。
完成器件选择后，点击右上角 "Start Project" 创建工程，并将工程文件另存为：FOC_calib01.ioc。该工程将作为三相电流采样与标定实验的基础工程。
系统时钟配置。
点击顶部 "Clock Configuration" 选项卡，进入时钟树配置界面。本实验采用外部高速晶振（HSE）作为系统时钟源，并通过 PLL 将系统主频配置为 160 MHz。
主要时钟参数配置如下：

bash 复制代码

Input frequency: 24 MHz (HSE)
SysCLK frequency: 160 MHz (HSE)
System Clock Mux: PLLCLK（youcans@qq.com）
AHB Prescaler: 1 (不分频)
APB1 Prescaler: 1
APB2 Prescaler: 1

配置完成后，System Clock、HCLK、PCLK1 与 PCLK2 均应显示为 160 MHz。

该配置为后续 PWM 生成与 ADC 高速采样提供充足的时钟裕量。

系统功能配置。
在 Pinout & Configuration 页面中，完成以下系统相关配置，确保系统以外部晶振为基准稳定运行。

（1）SYS 配置
- 调试器类型：Debug 模式设置为 Serial Wire，以支持 SWD 调试
- 基础时钟源：保持默认的 SysTick
（2）RCC 配置
- High Speed Clock (HSE) 设置为 Crystal/Ceramic Resonator
- Low Speed Clock (LSE) 设置为 Disable（本章实验不使用低速时钟）

GPIO 基础配置
为便于实验调试与状态指示，配置以下基础 GPIO 资源：
- LD2（PA5）
  
  配置为 GPIO_Output，用于程序运行状态指示或简单调试输出。
- 用户按键（PC13）
  
  配置为 GPIO_EXTI13，作为外部中断输入，后续可用于实验控制或状态切换。

3.3 TIM 与 ADC 的配置

3.3.1 配置思路

在之前的实验中，已完成基于 TIM1 硬件触发的 ADC 注入组三相电流同步采样配置，并对其时序与稳定性进行了验证。为保持采样机制的一致性，本章实验中继续采用 ADC 注入组进行采样。

由高级定时器 TIM1 负责 PWM 生成与采样时序控制；
通过 TIM1 的比较事件或更新事件作为 ADC 的硬件触发源；
使用 ADC 注入组依次采样三相电流；
通过硬件触发（而非软件触发），保证每次采样都发生在 PWM 周期中的固定位置。

这种配置方式可以避免采样时刻在 PWM 周期内随机漂移，从而确保在静态与动态条件下获得具有可比性的电流数据，为电流标定和后续 FOC 控制提供可靠基础。

3.3.2 定时器（TIM1）配置方案

在本章实验中，使用 STM32G431 的TIM1 高级定时器，实现三相 PWM 生成与 ADC 采样触发控制这两项关键任务。通过将 TIM1 的 CH1/CH2/CH3 用于三相 PWM 输出、CH4 专用于 ADC 采样触发，构建了一种清晰、稳定且可扩展的定时器配置方案。

PWM 输出通道配置（CH1、CH2、CH3）
TIM1 的 Channel 1、Channel 2 和 Channel 3 用于生成三相互补 PWM 信号，直接驱动功率级，形成三相电流通路。在 CubeMX 中，对 TIM1 的配置要点如下：

计数模式：设置为中心对齐模式（Center-aligned Mode），用于在 PWM 周期中部获得稳定的电流采样窗口。
TRGO 模式：Update Event
PWM 输出：
- 启用 CH1 / CH2 / CH3 及其互补通道 CH1N / CH2N / CH3N；
- 死区时间（Dead Time）：根据功率器件特性配置合适的死区时间，防止功率器件直通；
- PWM 模式：PWM Mode 1
- 输出极性：保持默认或根据硬件需求配置
  TIM1_CH4 的配置：
- CH4 模式：PWM Generation No Output
- Pulse（CCR4）：设置为 PWM 周期中部（例如 ARR/2），对应电流相对稳定的时刻
- Preload：Enable（推荐）

ADC 采样触发通道配置（CH4）
为实现电流采样与 PWM 周期的严格同步，使用 TIM1_CH4 硬件触发 ADC 注入组采样，而不参与 PWM 输出。
当定时器计数器运行到 CCR4 所设定的位置时，将产生一次 Capture Compare 4（CC4）事件，该事件作为 ADC 注入组的外部触发源，用于启动一次三相电流采样序列。通过这种方式，可以在不改变三相 PWM 输出波形的前提下，灵活、精确地控制电流采样时刻。
- 触发源：Timer 1 Catture Compare 4 event

TIM1 的详细配置参数，请参见《（4）PWM 硬件触发 ADC 同步采样》内容。

3.3.3 ADC 配置方案

在本章实验中，ADC1 用于完成三相电流的同步采样，并采用注入组（Injected Group）的方式进行转换，外部触发源配置为 Timer 1 Capture Compare 4 event（TIM1_CC4）。该配置方式已在前序实验中完成验证，能够在 PWM 驱动条件下实现采样时刻固定、时序可控的同步采样。

ADC 工作模式配置

在 CubeMX 中，对 ADC1 的基本工作模式配置如下：
- ADCs_Commeon_Settings：Independent mode
- Resolution：12-bit
- Data Alignment：Right
- Scan Conversion Mode：Enable（用于多通道注入采样）
- Continuous Conversion Mode：Disable
- Overrun：Preserve Data
注入组触发源配置

为保证电流采样与 PWM 周期严格同步，ADC 注入组采用 TIM1 的硬件事件作为外部触发源。

在 CubeMX 中，ADC 注入组触发方式配置为：
- Injected Conversion Mode：Enable
- Injected Trigger Source：Timer 1 Capture Compare 4 event (TIM1_CC4)
- Injected Trigger Edge：Trigger detection on the rising edge
- ADC Injected End of Conversion Interrupt：Enable
  通过该配置，ADC 注入组将在 TIM1 产生指定触发事件时启动一次注入序列转换，确保每次采样都发生在 PWM 周期中的固定位置，从而避免采样相位在 PWM 周期内漂移。
注入组通道顺序配置

ADC 注入组用于采样三相电流信号 Ia、Ib、Ic。

为保证数据组织清晰、处理逻辑简单，注入组通道顺序在 CubeMX 中固定配置为：
- Number of Conversions: 3
- Injected Rank 1：Channel 2 (PA1, Ia)
- Injected Rank 2：Channel 12 (PB1, Ib)
- Injected Rank 3：Channel 15 (PB0, Ic)

所有通道采用相同的采样时间设置，以避免通道间由于采样时间不同而引入额外误差。

在每次注入触发到来时，ADC 将按照上述顺序依次完成三相电流的采样。

注入组中断与数据读取方式
ADC1 注入组转换完成后，通过 ADC 全局中断进入中断服务函数。
在 CubeMX 中需启用 ADC1 的 NVIC 全局中断：在 NVIC Settings 页面中，勾选 ✅ ADC1 and ADC2 global interrupt。HAL 库将在注入组转换完成时调用 HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback() 回调函数，用于读取注入组采样结果。

ADC 的详细配置参数，请参见《（4）PWM 硬件触发 ADC 同步采样》内容。

3.4 工程配置

工程管理配置。
（1）点击 "Project Manager"→ "Project"，输入项目名称 "FOC_calib01.ioc"。
（2）点击 "Project Manager"→ "Code Generator"，设置如下。

bash 复制代码

Project:
  - Project Name: FOC_calib01.ioc
  - Toolchain/IDE: STM32CubeIDE

Code Generator:
  √ Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h'
  √ Keep User Code when re-generating
  √ Backup previously generated files
youcans@qq.com

4. 三相电流数据结构与变量命名规范

本文采用"原始采样值 raw → 偏置补偿 off → 物理量 i"的三级变量体系，并保持 a/b/c 相与注入组 Rank 顺序一致。

通道与相位的对应关系

Injected Rank 1 → Ia

Injected Rank 2 → Ib

Injected Rank 3 → Ic
变量命名约定

（1）原始 ADC 采样值（未处理）：ia_raw, ib_raw, ic_raw：三相原始采样值（ADC 码值，uint16_t）

（2）零点偏置（Offset）的码值：ia_off, ib_off, ic_off：三相零点偏置（建议用 int32_t 保存均值结果）

（3）补偿后的码值：ia_adc, ib_adc, ic_adc：扣除偏置后的采样码值（建议 int32_t，允许出现正负）

（4）物理电流值（可选，单位 A）：ia, ib, ic：三相电流（float，单位 A）
数据结构（结构体 + 数组并存）

为了兼顾可读性与可扩展性，建议字段划分如下（概念层面，后续代码中实现即可）：
- raw[3]：ADC 原始值
- off[3]：偏置（标定值）
- adc[3]：补偿后码值
- i[3]：电流物理量（可选）
- tick/sample_id：采样序号（用于日志与波形对齐）
- flag_new：新数据标志（主循环/日志读取用）

5. 实验 6-1：三相电流零点标定

实验目的：测量并补偿三相电流采样的零点偏置

三相电流采样链路通常包含采样电阻、运放（或电流传感器）与 ADC 等环节，即使实际电流为 0，ADC 也可能读到非零值（零点偏置/Offset）。本实验的目的就是在"理论电流为零"的条件下测得三相采样通道的偏置，并在软件中进行补偿，为后续一致性验证与电流环控制提供可靠基础。

实验条件：

硬件连接：控制板 + 功率级 + 电机负载均已连接（形成真实采样通路）。
电机状态：本实验不要求电机旋转。
PWM 状态：关闭 PWM 输出，或将占空比设为 0，确保功率级不向电机施加有效电压。
采样触发：ADC1 注入组由 TIM1_CC4 硬件触发。
安全建议：首次上电建议限流/低母线电压，并确认功率级使能逻辑正确。

实验内容:

连续采样 Ia / Ib / Ic：在"电流为零"的状态下，连续采集一段时间的三相电流 ADC 原始值 ia_raw/ib_raw/ic_raw；
计算三相电流的偏置量：对每一相分别求平均值（或中位数/均值滤波）得到偏置 ia_off/ib_off/ic_off；
在软件中进行偏置补偿：后续每次采样都执行 i a d c = i r a w − i o f f i_{adc}=i_{raw} − i_{off} iadc=iraw−ioff，得到扣除偏置后的电流码值 ia_adc/ib_adc/ic_adc（允许正负）。

参考代码：

参数和变量定义

c 复制代码

// 固定索引：0->A, 1->B, 2->C
#define PH_A 0
#define PH_B 1
#define PH_C 2
#define N_PHASE 3

volatile uint16_t iabc_raw[N_PHASE];   // ADC原始采样
volatile int32_t  iabc_off[N_PHASE];   // 偏置（标定结果）
volatile int32_t  iabc_adc[N_PHASE];   // 扣偏置后的码值

static volatile int64_t sum_off[N_PHASE];
static volatile uint32_t cnt_off;
static volatile uint8_t  calib_done;

回调函数

c 复制代码

/**
  * @brief  ADC1 注入组转换完成回调（JEOC）
  * @note   触发源：TIM1_CC4；注入Rank顺序：Rank1->Ia, Rank2->Ib, Rank3->Ic
  */
void HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    /* 只处理 ADC1 */
    if (hadc->Instance != ADC1) return;

    /* 1) 读取注入组 3 个 Rank 的值（顺序必须与 CubeMX 配置一致） */
    iabc_raw[PH_A] = (uint16_t)HAL_ADCEx_InjectedGetValue(hadc, ADC_INJECTED_RANK_1);
    iabc_raw[PH_B] = (uint16_t)HAL_ADCEx_InjectedGetValue(hadc, ADC_INJECTED_RANK_2);
    iabc_raw[PH_C] = (uint16_t)HAL_ADCEx_InjectedGetValue(hadc, ADC_INJECTED_RANK_3);

    /* 2) 若标定未完成：累加求均值 */
    if (!calib_done)
    {
        sum_off[PH_A] += (int64_t)iabc_raw[PH_A];
        sum_off[PH_B] += (int64_t)iabc_raw[PH_B];
        sum_off[PH_C] += (int64_t)iabc_raw[PH_C];
        cnt_off++;

        if (cnt_off >= OFFSET_CALIB_SAMPLES)
        {
            /* 用整除求均值即可（如需更稳健可用中位数/去极值平均） */
            iabc_off[PH_A] = (int32_t)(sum_off[PH_A] / (int64_t)cnt_off);
            iabc_off[PH_B] = (int32_t)(sum_off[PH_B] / (int64_t)cnt_off);
            iabc_off[PH_C] = (int32_t)(sum_off[PH_C] / (int64_t)cnt_off);

            calib_done = 1;
        }
    }

    /* 3) 正常运行：扣偏置（标定完成后才有严格意义，但提前做也无妨） */
    iabc_adc[PH_A] = (int32_t)iabc_raw[PH_A] - iabc_off[PH_A];
    iabc_adc[PH_B] = (int32_t)iabc_raw[PH_B] - iabc_off[PH_B];
    iabc_adc[PH_C] = (int32_t)iabc_raw[PH_C] - iabc_off[PH_C];

    /* 4) 新数据标志：通知主循环/日志模块读取 */
    flag_new = 1;
}

主程序 main.c 关于标定的关键代码：

c 复制代码

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  printf("\r\n=== Exp6-1 Current Offset Calibration (ADC Injected, TIM1_CC4) ===\r\n");

  // 1) 启动 TIM1_CH4 用于产生ADC触发事件，暂不启动CH1~CH3
  HAL_TIM_Base_Start( &htim1);  // 启动定时器计数
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_4);

  // 2) 启动 ADC1 注入组（外部触发 + 中断方式）
  if (HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(&hadc1) != HAL_OK) {
      printf("ERROR: ADC Injected Start IT failed!\r\n");
      Error_Handler();
  }
  __HAL_ADC_ENABLE_IT(&hadc1, ADC_IT_JEOC);
//  __HAL_TIM_SetCompare(&htim1,TIM_CHANNEL_4,4000);  // TIM1_CH4 三角波触发 ADC1 采样
  HAL_Delay(100);

  // 3) 开始标定（清零累加器）
  for (int k = 0; k < N_PHASE; k++) sum_off[k] = 0;
  cnt_off = 0;
  calib_done = 0;  
  printf("Calibrating... please keep current = 0\r\n");

  // 等待标定完成（calib_done 在 JEOC 回调里置1）
  while (!calib_done)
  {
	  // 闪灯提示正在标定
      HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
      HAL_Delay(50);
  }
  printf("Calib done.\r\n");
  printf("Offset: ia_off=%ld, ib_off=%ld, ic_off=%ld\r\n",
         (long)iabc_off[PH_A], (long)iabc_off[PH_B], (long)iabc_off[PH_C]);
  /* USER CODE END 2 */

  // 4) 补偿效果观测：统计补偿后均值和峰值
  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
	  int32_t mean[3] = {0};
	  int32_t vmin[3] = {  2147483647,  2147483647,  2147483647};
	  int32_t vmax[3] = { -2147483647, -2147483647, -2147483647};

	  const uint32_t M = 1000;  // 统计1000组（取决于触发频率）
	  for (uint32_t n = 0; n < M; n++)
	  {
		  // 等待新数据（flag_new在回调中置1）
		  while (!flag_new) {}
		  flag_new = 0;

		  for (int k = 0; k < 3; k++)
		  {
			  int32_t x = iabc_adc[k];
			  mean[k] += x;
			  if (x < vmin[k]) vmin[k] = x;
			  if (x > vmax[k]) vmax[k] = x;
		  }
	  }

	  for (int k = 0; k < 3; k++) mean[k] /= (int32_t)M;

	  printf("Compensated ADC: mean=[%ld,%ld,%ld], p2p=[%ld,%ld,%ld]\r\n",
			   (long)mean[0], (long)mean[1], (long)mean[2],
			   (long)(vmax[0]-vmin[0]), (long)(vmax[1]-vmin[1]), (long)(vmax[2]-vmin[2]));

	  HAL_Delay(500);
      HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
  }

实验结果

运行程序，通过串口调试助手接收输出数据如下。

bash 复制代码

=== Exp6-1 Current Offset Calibration (ADC Injected, TIM1_CC4) === 
Calibrating... please keep current = 0 
Calib done. 
Offset: ia_off=1893, ib_off=1896, ic_off=1904 
Compensated ADC: mean=[0,0,0], p2p=[10,5,6] 
Compensated ADC: mean=[0,0,0], p2p=[10,5,6] 
Compensated ADC: mean=[0,0,0], p2p=[10,5,6] 
Compensated ADC: mean=[0,0,0], p2p=[10,5,5] 
Compensated ADC: mean=[0,0,0], p2p=[9,4,5] 
...

实验结果表明：

得到三相偏置参数：ia_off=1893, ib_off=1896, ic_off=1904。三相偏置接近、差异很小，符合真实电流为零时"通道偏置略有不同"的典型情况。Offset 在 1900 左右，说明电流采样电路带了中点偏置。
补偿后零点的稳定性：补偿后均值为 0（mean=[0,0,0]）。说明在后续每次采样都进行了偏置补偿，并且统计窗口足够大，使得均值收敛到 0。
补偿后只有小幅噪声（p2p 很小），说明残余波动主要是 ADC + 模拟前端噪声，而不是残余直流偏置或错误触发。

结果分析：

本实验得到的 iabc_off 是后续所有电流相关计算的"基础校正参数"。在后续实验以及电流环控制中，必须在每次采样后执行偏置补偿（推荐直接在 JEOC 回调中处理）：

c 复制代码

ia_adc = ia_raw - ia_off
ib_adc = ib_raw - ib_off
ic_adc = ic_raw - ic_off

偏置参数的保存

（1）在教学/实验中，可以每次上电都做一次零点标定。简单可靠，可以自动适应温漂。

（2）在产品化中，推荐上电标定一次后保存（Flash/EEPROM），运行中只做小幅更新，启动速度更快。
单位换算。

电流环最终需要电流单位一致（通常用 A）。可以增加如下代码实现：

c 复制代码

i[A] = i_adc * adc_to_amp

其中 adc_to_amp 由采样电阻、运放增益、ADC 参考电压共同决定。

6. 小结：

本实验在零电流条件下测得三相采样通道的零点偏置分别为 1893、1896、1904（LSB），三相偏置差异很小，表明采样链路一致性良好。扣除偏置后，三相电流码值均值收敛至 0，峰峰值波动在 4～10 LSB 范围内，主要反映 ADC 与模拟前端噪声水平。后续所有电流相关计算（通流一致性验证、波形观测、坐标变换与电流环控制）均应基于补偿后的电流数据进行。

后记：

本打算在这篇把 3个实验都写完，看来有些长了，另外两个实验后文再补充吧。
本项目开源，需要项目资源的读者请留言。

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